HFC-134a存在下HFO-1234yf在II型笼形水合物中的包合行为及分离应用研究

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Enclathration of 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) in structure II hydrate in the presence of 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a)

本文探讨了利用笼形水合物基气体分离（HBGS）技术分离共沸制冷剂混合物HFC-134a/HFO-1234yf的可行性。研究通过相平衡测量、PXRD、NMR及Raman分析证实，HFO-1234yf在HFC-134a协助下可低占据度（<3%）包合于sII水合物大笼，为开发高效低碳制冷剂回收工艺提供了新策略。

　　

Highlight

Materials and apparatus

高效液相色谱级水购自杜山化学，并经真空泵进一步脱气处理。高纯度的纯R-134a和R-1234yf由OunR2Tech提供，并使用重量法精确配制给定组成的气体混合物。

实验装置包括一个用于水合物形成和相平衡测量的高压平衡池，配备有压力传感器和热电偶。采用等温压力搜索法测量水合物-液态水-蒸气三相平衡条件。

Hydrate phase equilibria of R134a+R1234yf+water

R-134a+R-1234yf+water体系的H?L_w?V平衡是其水合物形成和分解条件的基础，代表了所形成水合物的热力学稳定性标准。本研究制备了四种由R-134a和R-1234yf组成的二元气体混合物，其具体浓度分别为R-134a 90.96、80.41、52.77和26.44 mol%，余量为R-1234yf。每个R-134a+R-1234yf+water体系的H?L_w?V平衡数据表明，随着温度升高，平衡压力单调增加。更重要的是，随着原料气中R-134a浓度的降低，相平衡线向更高压力和更低温度的区域移动，这意味着形成水合物需要更苛刻的条件。

Conclusion

本研究调查了R-134a和R-1234yf水合物的热力学相平衡和结构鉴定，以阐明这两种组分是否可以通过气体水合物形成进行分离。在R-134a+R-1234yf+water体系中，测得的三相平衡数据显示出压力随温度升高而单调增加的趋势。随着原料气中R-134a浓度的降低，平衡数据向更低温度和更高压力的区域移动。粉末X射线衍射分析证实，所有测试混合物都形成了具有Fd3￣m空间群的结构II型水合物。固态核磁共振和拉曼光谱分析共同揭示了R-1234yf分子可以被包合到sII水合物的大笼中，尽管其笼占据度相当低。这些发现为利用水合物基气体分离过程处理这类共沸HFO/HFC混合物提供了理论基础。